ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE COLUMNAS COMPUESTAS …
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ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO
DE COLUMNAS COMPUESTAS
BAJO CARGA AXIAL
ELIANA PELAEZ MANRIQUE
ANDRES FELIPE HERNANDEZ GONZÁLEZ
ASESOR: LEONARDO CANO SALDAÑA
PEREIRA
SEPTIEMBRE 2010
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
CONCEPTOS BASICOS
Una estructura compuesta es aquella que está
conformada por la combinación de varios
materiales que actúan conjuntamente.
TIPOS DE COLUMNAS COMPUESTAS
Sección totalmente embebida
CONCEPTOS BASICOS
Sección parcialmente embebida
Secciones tubulares con concreto inyectado.
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
METODOS DE DISEÑO
Existen varios métodos de diseños, los mas utilizados son:
Método LRFD Load and Resistance Factor Design(Factor de diseño de carga y resistencia): este métodoes dado por el Instituto Americano del Acero.Proporciona la dosificación de los componentesestructurales, de tal manera que la resistencia de diseñode los componentes estructurales sea igual o superior ala resistencia requerida por las combinaciones de cargadel LRFD.
Método simplificado: es proporcionado por el Euro-código 4 en el capitulo 4.8.3. En el cual encontramos losparámetros y limitaciones del método, y el cualsuministra las formulas necesarias para realizar uncálculo manual de la resistencia plástica de la sección,tanto para secciones embebidas como para seccionesinyectadas de concreto.
Adicional a estos métodos se toman en cuenta las consideraciones en la NSR-10 en el Titulo F.
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
METODOLOGIA EMPLEADA
Diseño de mezcla, por el método deGarcia Baladó.
Calculo de la cantidad de acero porcolumna, según el área transversal y elvolumen de concreto, según normas delEuro-código y NSR-10
Calculo del perfil y pernos de conexión,según el Euro-código.
Comprobación del perfil a pandeo localflexo-torsionante (Limites de lasRelaciones ancho-espesor de elementos acompresión AISC)
Preparación de las muestras.
Ensayo a compresión
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
DIMENSIONAMIENTO DEL ENSAYO
Se ensayaron los siguientes tipos de
columnas
Tipo de probeta Descripción Cantidad de
especímenes
Concreto simple Concreto diseñado para una
resistencia 21 Mpa.
6
Concreto
reforzado
tradicional
Concreto simple con refuerzo
longitudinal y transversal
diseñado según el Euro-código 2
3
Concreto con
perfil embebido
Concreto simple con perfil IPE
80 y pernado con varillas de
6mm
3
Concreto con
perfil embebido y
con
confinamiento
Concreto simple con perfil IPE
80, pernado y con varillas
longitudinales y transversales
según diseño.
3
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
DIMENSIONAMIENTO DEL ENSAYO
3,5
C
M
4,16 CM
X
Perfil IPE
80
Concreto de f’c 21MPa
PROBETA CON PERFIL EMBEBIDO
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
DIMENSIONAMIENTO DEL ENSAYO
6 Varillas
6mm
Concreto de
f’c 21MPa
Espiral de
4mm
X
Y
PROBETA CON REFUERZO
CONVENCIONAL
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
DIMENSIONAMIENTO DEL ENSAYO
Perfil IPE 80
6 Varillas
6mm
Concreto
de
f’c 21MPa
Espiral de
4mm
1,35CM
X
Y
PROBETA CON PERFIL Y REFUERZO
CONVENCIONAL
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
DIMENSIONAMIENTO DEL ENSAYO
PERNOS DE CONEXIÓN
Pernos de 6mm
espaciados 7cm
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETAS DE CONCRETO SIMPLE
0
5
10
15
20
25
30
0,00170 0,00340 0,00507 0,00677 0,00847 0,01017 0,01187 0,01353
Esf
uerz
o e
n M
Pa
Deformacion unitaria
Grafica Esfuerzo- Deformación
unitaria
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETAS DE CONCRETO SIMPLE
FALLA EN LA PROBETA DE
CONCRETO SIMPLE
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETA CON REFUERZO CONVENCIONAL
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Esf
uerz
o e
n M
pa
Deformación unitaria
Curva Esfuerzo-Deformación unitaria
PROBETA 2
PROBETA 1
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETA CON REFUERZO CONVENCIONAL
FALLA EN LA PROBETA CON REFUERZO
CONVENCIONAL
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETA CON REFUERZO CONVENCIONAL
FALLA EN LA PROBETA CON REFUERZO
CONVENCIONAL
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETA CON PERFIL EMBEBIDO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Esf
uerz
o e
n M
pa
Deformación unitaria
Curva Essfuerzo-Deformación unitaria
Probeta 1
Probeta 2
Probeta 3
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETA CON PERFIL EMBEBIDO
FALLA EN PROBETA CON PERFIL
EMBEBIDO
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETA CON PERFIL EMBEBIDO
FALLA EN PROBETA CON PERFIL
EMBEBIDO
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETA CON PERFIL EMBEBIDO Y REFUERZO
CONVENCIONAL
05
1015202530354045
Esf
uerz
o e
n M
pa
Deformación en mm
Curva Esfuerzo-Deformación
Probeta 1
Probeta 2
Probeta 3
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETA CON PERFIL EMBEBIDO Y REFUERZO
CONVENCIONAL
FALLA EN LA PROBETA CON PERFIL Y
REFUERZO CONVENCIONAL
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
RESULTADOS
PROBETA CON PERFIL EMBEBIDO Y REFUERZO
CONVENCIONAL
FALLA EN LA PROBETA CON PERFIL Y
REFUERZO CONVENCIONAL
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
COMPARACION DE TODOS LOS CASOS
La resistencia alcanzada por la columna con perfil embebido y
confinado es de un 60 % más que la columna de concreto
simple, 15 % más que la que poseía refuerzo convencional y del
8% más que la de solo perfil embebido
PROBETA
MAX.
RESISTENCIA
EN MPa
RESISNTENCIA
MEDIA EN MPa
CONCRETO
SIMPLE25 MPa 25 MPa
CONCRETO CON
REFUERZO
CONVENCIONAL
35.68 MPa 34.71 MPa
CONCRETO CON
PERFIL EMBEBIDO38.98 MPa 36.28 MPa
CONCRETO CON
PERFIL Y
REFUERZO
CONVENCIONAL
42.33 MPa 40.11 MPa
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
COMPARACION DE TODOS LOS CASOS CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
Ductilidad alcanzada por las columnas con refuerzo
La deformación alcanzada por las probetas
reforzadas es 0,3%
CONCLUSIONES
COMPARACION DE TODOS LOS CASOS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Esf
uerz
o e
n M
pa
Deformación unitaria
Curva Esfuerzo-Deformación unitaria
CONCRETO CON REFUERZO
CONCRETO CON PERFIL
CONCRETO CON PERFIL Y
REFUERZO
La resistencia ganada en la columna con perfil de acero y
refuerzo longitudinal, contra la columna con solo refuerzo
se debe a esa cantidad mayor proporcionada por el perfil,
mientras el confinamiento ayuda a resistir mayor carga axial,
sin que el perfil se desprenda del concreto.
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
COMPARACION DE TODOS LOS CASOS
La siguiente ecuación, es utilizada para calcular la
cantidad de varillas necesarias para alcanzar la
resistencia obtenida con el perfil embebido
))('85,0(85.0 fyAsAsAgcfPn
Lo cual corresponde aproximadamente a 38 varillas
de 6mm, sin embargo hay que anotar la dificultad
que se tendría en acomodar 38 varillas, además de
la imposibilidad de dar un buen recubrimiento y la
falta de área para su ubicación.
siguiendo los lineamientos de la norma, la dimensión
del diámetro de la columna seria aproximadamente
de 37 cm,
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS
METODOS DE DISEÑO
METODOLOGIA
EMPLEADA
DIMENSIONAMIENTO
DEL ENSAYO
RESULTADOS
CONCLUSIONES
PREGUNTAS